第5卷第年6月)17期(2009电脑知识与技术ComputerKnowledgeandTechnologyVol.5,No.17,June2009,pp.4555-4556
ISSN1009-3044
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数字化三维城市设计建模技术分析
张宁（徐州师范大学计算机学院，江苏徐州221116）
摘要：三维数字地图具有动态性、交互性、超媒体集成、多尺度表达、化显示等优越特性。根据地图信息来还原实际地形地貌，显示地形地貌的微缩三维地形模型是GIS的一个重要的研究课题，数字化城市中三维景观的构建是一项具有广阔应用前景的技术。该文系统论述了三维城市模型建立的基本理论与关键技术。关键词：三维地图；数字地图；建模中图分类号：TP319
文献标识码：A
文章编号：1009-3044(2009)17-4555-02
AnanalysistotheModellingoftheDesignoftheDigitalThree-dimensionalUrbanZHANGNing
(XuzhouNormalUniversity,SchoolofComputer,Xuzhou221116,China)
Abstract:Three-dimensionaldigitalmapwithdynamic,interactive,ultra-mediaintegration,theexpressionofmulti-scale,multi-dimen-sionaldisplayofsuperiorcharacteristics.Accordingtothemapinformationtorestoretheactualtopography,showingaminiaturethree-di-mensionaltopographyoftheterrainmodelisGISanimportantresearchtopic,thenumberofcitiestobuildthree-dimensionallandscapeisabroadapplicationoftechnology.Thispaperdiscussestheestablishmentofthree-dimensionalcitymodelsofthebasictheoriesandkeytechnologies.
Keywords:Three-dimensionmap;digitalmap;modelling
1引言
地图是记录、显示、计算、分析地理事物空间关系的一个重要工具，是人们认识和了解环境状况的重要途径。将地图从二维发展为三维是目前很多科学家和GIS系统研发人员的重点工作之一，地形的三维可视化正是利用了计算机的计算能力和良好的图形显示能力来实现三维地图的方式。传统的地形图都是用符号来标注地形的，一般人很难看懂。随着科学技术的发展，使得传统纸质地图逐渐被数字地图取代。当前地理信息系统技术仍以二维信息为主，比较而言，三维地理信息系统技术可以使信息的表现更真实、丰富、具体，而下一代GIS技术的一个主要特点也是支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向三维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力，因此三维地理信息系统技术与无线通信技术的结合将是未来地理信息技术发展的必然趋势，也将成为未来数字城市建设技术的必然选择。那么把上述的两种技术结合起来就形成了今天的数字三维地图。
2三维地图的制作流程
数字三维地图的一个重要内容就是三维地图模型的建立。三维地图的制作需要使用相关软件通过对各种地图数据的分析，用软件在电脑上绘制出三维地形及建筑模型。其步骤大致分为以下几步：
1)首先以城市的建筑施工图、平面效果图为基本图，并以严格的数据精度要求进行数字化；
2)有了数字化的二维平面图以后，再建立三位数字坐标，以图纸实际尺寸比例，建立z轴方向数据；3)在三维数字坐标中建立模型；
4)进一步细化、精化数据，设定比例精度，并以城市数字地图为背景，标识其相对方位,对模型进行美化；
5)将模型导入交互式开发工具，使地图具有交互性，并生成固定的三维视角，或可改变的三维视角游历视频；6)进行各项动能测试，获取数据，并进行调整；
7)待功能测试完成后，将该技术一直到其他建筑，逐步完成整幅地图。
3二、三维地物的几何建模技术
1)居民地的3维模型
在大比例尺三维电子地图中，房屋模型构造是主要工作之一。对箱体式（BOX）房屋的建模来说，建筑物可以看做屋顶面和各个铅直外墙面的组成。房基高程可以从DEM内插获得，注意房基的高程在房子轮廓线上的不同点处可能不同，应想办法使之统一。
2)高程相同的水平要素的建模
对诸如河流、水库等面状水系要素，一般来讲，其特点为有明确的边界条件且范围内高程值几乎没有变化，其模型构造也可通过边界多边形的三角剖分来实现，保证其法向量向上。
3)道路要素的建模
一般在地图数据库中道路是一中心线给出的道路根据道路等级或实际要求不同可以分三类建模。
体状：沿道路中心线向外扩宽，生成两边线，按指定道路高度，分别生成
图1箱体式房屋模型图
道路侧面和顶面三角网。
收稿日期：2009-03-29
本栏目责任编辑：贾薇薇
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面状：沿道路中心线向外扩宽，生成两边线，道路高度为0，经过三角剖分生成道路面三角网。同4。线状：通常为单线，将原中心线上的点进行高程值内插得到三维曲线。4)非水平面状目标的建模
这类目标主要如植被，城区内的绿化地，紧贴地表的道路等，它们一般覆盖在起伏的山头上，其模型构造也可通过边界多边形的三角剖分来实现。
5)复杂的3维目标的建模
目前，对于复杂3维实体模型的构造基本上基于3DMAX，CAD，MultiGen等商业软件，利用其灵活的建模工具创建3维模型，并通过.3ds,.dxf,.x,.dwg等文件实现
数据的交换。这些文件中已将模型剖分为空间三角网，我们只需将这组数据以一定的比例、角度再通过旋转、平移、缩放在空间坐标系中定位。6)三维地图符号的设计与建模
地图内大量分布点状目标，此类目标可以依照二维地图符号库的方法，分别建立符号模型，形成三维符号库，共三维电子地图调用。符号设计的一般原则值得探讨，用上述方法5建模。地物模型（含三维符号）与地形模型的匹配。通过DEM内插高程值获得地物基点高程或边线上若干点的高程
4建立徐州市的数字三维地图
1)以徐州所有的建设蓝图为范本（包括建筑施工图和平面效果图），建立数字化的平面图且标注尺寸和比例，并以徐州市地图
为参考背景，标明其相对方位；
2)在平面图的基础上，利用三维工具软件，如3DSMAX等建立三维立体模型，并配以精确的数据标识；3)对立体模型进行美化，如外墙、玻璃的光影效果等等；
4)对主楼附近的景观建立模型，如树、水池、草坪和周围的道路等；
5)上述模型完成以后，视频输出，利用开发环境自带的摄像头工具进行三维视角的固定路线或者随机路线遍历；6)将模型导入交互软件开发平台，进行交互编程；7)在开发环境中，实现交互功能；8)导出，形成的软件；9)功能测试；10)优化；
上传网络并设计网络浏览界面；
至此，一个相对完善的城市数字三维地图便完成了，进行一些后期的改进和改良。如图2所示。
5结束语
当今城市的发展正在向信息化阶段迈进，信息技术正深刻的改变着人们的生活方式和社会面貌。在这种情况下，建设三维数图2三维徐州城市建模效果图字城市的意义不仅仅体现于一种技术的实现，更重要的是向人们
展现一种新的生存方式，并使之成为城市规划、建设、管理与服务数字化工程的终极目标。
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